[发明专利]一种高浓度聚磷酸的脱砷过滤方法

说明书

技术领域

本发明涉及聚磷酸脱砷过滤生产低砷聚磷酸的方法，该方法能有效的降低聚磷酸中的砷含量及重金属含量，并由此得到较为纯净的低砷聚磷酸，其有望在纺织、食品、医药等领域得到广泛应用。

背景技术

生产聚磷酸的方法，工业上常用的有两种，一种方法与热法磷酸生产相似，即通过燃烧黄磷产生五氧化二磷，并使用水循环吸收，直至产品酸浓度达到100%，即P₂O₅百分含量72.45%以上，直接生产出聚合度较高的聚磷酸产品，另一种方法则是通过使用成品磷酸（浓度低于100%）与成品五氧化二磷混合加热缩聚生产浓度高于100%的聚磷酸产品。由于磷矿石中含有砷，因此，上述两种方法生产的聚磷酸都可能由磷酸或者五氧化二磷带入砷等杂质，通常为50—150ppm。由于砷对人体有害等原因，在聚磷酸中含有的砷，不利于在食品，医药，电子材料等需要高纯度的领域中的应用。而且，最近几年由于对环境问题给予了高度重视，需要具有低砷含量的聚磷酸作为工业化钝化或清洗用品，用于金属表面处理，染料加工等。因此，低砷含量的聚磷酸市场及应用前景较好，磷酸工业上需要一种能以低成本进行有效运转的脱砷方法。

使用硫化物脱砷是磷酸工业中常用的方法之一，但是该方法目前仅用于浓度为85%，即P₂O₅百分含量61.6%左右的磷酸或浓度低于100%，也即P₂O₅百分含量72.45%的磷酸，在高浓度105%—118%的聚磷酸中则未被采用，其主要原因在于聚磷酸黏度过大，流动性差，砷渣与聚磷酸混在一起，无法采用常规的除砷方法将砷分离。因此，由于存在上述技术难题，目前添加硫化物脱砷的方法还没有用于低砷聚磷酸工业生产中。

目前，己知从聚磷酸中脱砷的方法包括：

（1）硫化物脱砷法；

（2）卤化物脱砷法；

（3）溶剂萃取法；

（4）离子交换法；

（5）五氧化二磷配制法。

其中，溶剂萃取法和离子交换法由于设备和处理成本太高，不具备大规模工业生产的可行性。

硫化物脱砷法，多用于浓度低于100%的磷酸的生产中，在聚磷酸，特别是高浓度聚磷酸的生产中，由于脱砷处理后的聚磷酸难于滤清，很难取得合格的产品，该方法在工业生产中还没有得到应用。江苏省海安县的胡金来公开了一种多聚磷酸脱砷工艺，专利申请号：200810157176.2，该方法使用硫化物作为脱砷剂来对聚磷酸进行脱砷处理，使用活性炭作为助滤剂对脱砷后的聚磷酸进行过滤，并使用脱气塔对过量硫化氢进行脱除。该专利未说明该方法能够处理的聚磷酸的浓度范围，也未具体说明处理后的聚磷酸砷含量能够降低到什么水平，并且未提及任何生产操控工艺参数，对工业生产没有实际意义。该方法对于聚磷酸脱砷过程中难度最大的过滤工艺环节，没有具体的技术说明和技术要求，对如何使用脱气塔脱除硫化氢气体也没有提出具体的工艺技术要求，对生产不具备实际指导意义。另外，该方法使用塔设备脱除硫化氢，和曝气的方法相比，对于设备和工艺操控要求较高，生产成本较高，不利于在实际生产中使用。

卤化物脱砷法，日本东洋纺织株式会社发明了使用卤化氢脱出聚磷酸中砷的方法，专利公开号：CN1332698A，CN1817790A，该方法通过向聚磷酸中通入卤化氢气体或者加入能在酸性条件下形成卤化氢的铁、铜或锡的氯化物来脱出聚磷酸中的砷。这种方法将砷转化为挥发点不高的气态物质，通过加热蒸发的方式即可实现砷化物和聚磷酸的分离，从而生产出低砷聚磷酸。这种方法的缺点在于所产生的含气态砷化物的尾气处理难度大、处理成本高，容易造成生产安全事故和环境事故，特别是对人体伤害较大，同时，该方法容易向聚磷酸产品中引入卤族元素杂质，如氯离子等，这对聚磷酸产品质量具有较大影响，在氯离子作用下，聚磷酸的腐蚀性也会大大增强，从而导致该工艺在产业化过程中对设备材质要求提高、生产成本提高。该技术目前在产业化生产中还未得到应用。